弹性静不稳定高超声速飞行器姿态综合控制

针对弹性静不稳定高超声速飞行器存在的气动伺服弹性以及强不确定性问题,提出了一种综合相位稳定与线性自抗扰控制的姿态控制器.其中,相位稳定策略通过合理配置速率陀螺传感器的位置,达到镇定弹性模态并增加弹性模态阻尼的目的,相比于幅值稳定方法对弹性振型以及弹性频率的摄动具有更强的鲁棒性,解决了飞行器静不稳定性强且弹性模态频率较低时的气动伺服弹性问题.对于强不确定性,采用线性自抗扰控制(linear active disturbance rejection control, LADRC)对内部不确定性以及外部扰动进行估计和补偿,最后采用H_∞非光滑优化技术对闭环加权性能传递函数进行H_∞范数优化来整定控制器参数.非线性仿真结果表明该方法不仅能有效地抑制弹性模态,而且能够通过简单的增益调度在整个飞行包络内取得满意的控制效果.     

月地高速再入返回飞行器陀螺在轨自主标定技术研究及实现

针对包含非正交安装陀螺的捷联惯导平台轻量化自主对准问题,建立了非正交陀螺组误差模型,提出一套基于最小二乘法的标定算法和地面试验验证方法,在计算能力受限的情况下完成了高精度在轨标定.地面数学仿真和试验验证结果表明,该方法与扩展卡尔曼滤波法精度相当,计算量却大幅减小.在此基础上,通过对标定算法进行逻辑设计,实现了在轨多组陀螺同步容错和标定.该方法已成功应用于探月工程三期月地高速再入返回飞行器的实际飞行,实现了2套惯性导航平台的高精度初始姿态同步对准.     

一元不可微函数的局部分数阶定积分的问题

利用Jumarie的分数阶微积分理论推广了Kolwankat和Gangal的局部分数阶微积分,并且重新讨论了局部分数阶定积分,讨论了局部分数阶定积分的性质及其定理.     

局部热载荷诱导热障涂层界面分层断裂问题

以激光辐照对热障涂层面层进行局部加热, 模拟超燃冲压发动机燃烧室热障涂层服役的高热流、高温度梯度载荷环境, 研究热障涂层的可能破坏模式. 首先给出了YAG 激光局部加热试验方法、过程和界面破坏的典型形貌; 然后, 基于理论分析与有限元模型化研究, 计算了表面局部受热时热障涂层体系的温度场、变形场和应力场, 分析了热障涂层破坏的力学机制. 研究结果表明, 在这种局部迅速加热的载荷条件下, 热障涂层将由于陶瓷层-粘接层的界面分层断裂而失效. 参数化模型研究发现热障涂层体系的关键结构参量、性能匹配对界面分层断裂驱动力具有显著影响且存在优化区间.     

非平衡凝固条件下耦合弛豫效应的M-S理论

以扩展不可逆热力学为基础, 针对非平衡凝固过程中界面前沿液相中非平衡溶质扩散造成的弛豫效应, 对界面稳定性动力学M-S理论进行了修正. 发现在稳态条件下弛豫效应改变液相中的浓度场, 因而影响界面的稳定性. 通过界面前沿液相溶质浓度与温度的耦合关系, 综合考虑动力学过冷度以及与固液界面移动速率相关的液相线斜率等动力学因素的影响, 进而得到适用于非平衡凝固的平界面稳定性判据. 结果表明平界面的稳定性受与固液界面移动速率相关的液相线斜率影响, 但与动力学过冷度无关.     

基于HJ星高光谱数据红边参数的冬小麦叶面积指数反演

针对我国HJ-1A星搭载的高光谱成像仪(HSI)数据,探索基于HJ星高光谱影像的LAI反演研究,本文利用inverted Gaussian模型提取红谷位置、红边位置、红边振幅以及红边斜率4个红边参数,结合2009年4月、5月两期同步地面观测LAI数据,经过回归分析构建了反演叶面积指数的最优红边参数模型.结果表明红边位置、红边斜率和红边振幅与叶面积指数都达到了极显著相关,R2分别为0.5592,0.7796和0.8107说明HJ星高光谱影像数据在叶面积指数反演方面有很大的应用潜力.     

5个态变量1个端口的细胞神经网络局部活动性理论

局部活动性原理自Chua于1997年提出后,为研究耦舍细胞出现复杂现象的起因提供了有力的工具,也为预测和判定某一类局部耦合非线性系统(反应扩散细胞神经网络系统)能否展示震荡或混沌等复杂的动力学行为提供了新的必要性的判据.在实际运用中,局部活动原理只提供了一个形式的判别框架,需要针对扩散反应CNN方程"态变量"和"端口"的个数建立相应的解析判别法.本文建立了5个态变量1个端口的反应扩散细胞神经网络方程的局部活动性理论的解析判别法,并给出了相应的判别法的4个定理的证明.通过这4个定理,可以对某类具有5个变量的非线性系统的复杂性进行分析和判断.     

黎卡提差分方程在电磁轴承最优控制中的应用

提出了一种电磁轴承模型预测最优控制方法.为了抑制陀螺效应引起的转子圆锥涡动,在传统二次型性能指标函数中引入同步误差项,基于离散状态方程有限步预估转子平动误差、同步误差以及控制器输出构造最优控制器优化目标函数.基于迭代黎卡提差分方程（Riccati Difference Equation）求解了最优控制器.用伪代数黎卡提方法（Fake Algebraic Riccati Technique）证明了所设计最优控制器的稳定性.通过数值仿真研究了控制器鲁棒性能与设计参数间的关系.针对某扁平型磁悬浮飞轮的仿真和实验结果均表明引入同步误差的最优控制器能有效的抑制圆锥涡动.     

基于ADAMS／VIBRATION的采煤机截割部振动特性研究

建立了采煤机截割部刚柔耦合虚拟样机的振动模型；利用ADAMS／VIBRATION模块对其振动特性开展了研究；确定了对系统整体性能不利的模态振型和频率，发现截割部电机对系统振动的影响较大；并找出了截割部高速端惰轮轴处轴承失效的主要原因；为有效地抑制采煤机截割部的振动和对其进行局部结构优化提供了理论依据，对全面掌握截割部系统的动态性能具有重要价值。     

基于双向非局部模型的图像插值

如何充分利用自然图像的自相似特性来进行图像恢复是近年来图像处理领域研究的热点问题之一.事实上,自相似体现为两方向相似结构,当一组相似块被安排成矩阵时,该矩阵的行与行、列与列之间均存在相似性.为此,提出一种双向非局部模型,该模型对称地利用了两方向相似结构,此外,该模型直接将相似块作为字典来表示每一图像块且对表示系数进行Tikhonov正则化.将双向非局部模型用于图像插值,获得了目前最好的恢复效果,无论峰值信噪比还是视觉质量,相比已有算法都有很大地提高.     

Rayleigh-Benard对流温度信号的绝对标度律研究

通过对高Ra数下Rayleigh-Benard对流温度信号的最高激发态的研究发现, 最高激发态存在2个绝对标度区域, 证实了在一个称之为Bolgiano的尺度两边存在2个标度现象的结论. 计算发现, 这2个统计意义上的不同的绝对标度律其实是由信号中最强涨落的、2个不同的局部结构产生的, 这说明标度特性与流动的具体结构密切相关.     

轴流压气机变工况导叶/静叶/转速联调规律探索

本文采用实验研究方法,在导静叶可调、三级、低速、轴流压气机实验台上,分析了导叶/静叶安装角调节对压气机设计工况及非设计工况下性能的影响,主要以压气机的效率和稳定裕度作为优化目标考察其规律的变化.研究结果表明：通过优化导/静叶安装角的匹配,可有效改善压气机非设计工况下的性能,尝试了采用DSP（动态数据处理）技术,依据转速与动叶攻角的对应关系,在线实现了导/静叶安装角的调节.     

利用多尺度方法分析基于非局部效应纳米梁的非线性振动

分析基于非局部效应的两端铰支纳米材料梁的横向非线性自由振动. 考虑纳米梁的有限变形导致的几何非线性, 得到系统的运动微分方程. 应用多重尺度方法研究系统的非线性固有频率. 分析结果由数值数例验证, 并重点分析非线性项及非局部效应对固有频率的影响.     

头部厚度分布对飞翼布局失速特性影响研究

跨音速条件下,大后掠飞翼布局翼身厚度分布影响激波/前缘涡干扰,进一步影响全机的失速特性.本文采用数值模拟方法,研究了跨音速时头部翼身厚度分布对小展弦比飞翼布局失速特性的影响规律及其对失速迎角附近激波/前缘涡干扰特性的影响.研究结果表明,减小机身头部厚度,将使机身背风侧第一道激波位置后移,激波/前缘涡干扰减弱,涡破裂点位置后移.将座舱位置后移10%机身长度,可使背风侧第一道激波位置后移到后缘附近,前缘涡破裂迎角增大4°左右,使全机失速迎角和可用升力系数增大,显著改善失速特性和俯仰力矩上仰特性.同时,将机头座舱位置后移,有利于减小全机的航向静不稳定裕度,提高航向静稳定性.该研究为大后掠飞翼布局气动布局设计和流动机理分析提供基础.     

一种新型RBF网络序贯学习算法

静态神经网络由于自身的局限性难于对非线性时变过程进行建模和预测, 而最小资源分配网络(M-RAN)又因调节参数过多难于实现. 提出了一种新型的基于局部投影概念的RBF网络序贯学习算法: 局部投影网络LPN, 进而对算法进行了最小化改进. 在此基础上进行了详细的算例验证.     

阳极氧化温度对Al-Ti复合氧化膜结构和电性能的影响

采用水解沉积-阳极氧化方法制备了高介电常数的Al-Ti复合氧化膜. 通过膜溶解试验, 膜成分AES深度分析及电性能测试, 研究了恒电流阳极氧化过程中, 阳极氧化温度对Al-Ti复合氧化膜的生长、结构及电性能的影响. 结果表明, 随着阳极氧化温度升高, Al-Ti复合氧化膜的形成速率增大, 氧化膜的结构由两层转变为三层, I-V特性也发生显著变化, 铝电极箔的比容有一最大值. 50℃所形成氧化膜的局部击穿最明显, 氧化膜的漏电流最小, 而耐电压最高.     

递推式视频前景分割方法

本文描述了一种基于前一帧已有分割结果对当前帧进行自动分割的递推式视频前景目标分割方法.目前视频分割主要有以下三大难点尚未被很好地解决,首先是前景与背景的颜色区分度过小,造成不易将其分割.其次,视频中频繁出现的局部遮挡与暴露区域,会破坏递推式视频分割的连续性,使得分割推理错误,造成结果不正确.最后,前/背景颜色模型所选用的采样方法,更是影响结果的重要因素之一.因此本文着重对此三类问题给出了相应的解决方案,利用前景物体具有局部运动一致性的特征,解决前/背景相似颜色问题.对于遮挡与暴露问题,通过自适应的局部窗口调整进行扩展采样,以修复其递推连续性.其次,本文使用了一种基于近似颜色块的采样方法,使得所建立的颜色模型更为明确干净,以减少不相关信息所带来的影响.最后,利用视频的时空一致性特征,合成出最终的分割结果.实验表明,本文所提出的递推式视频分割方法,能有效地解决以上三个问题,并且相比于其他方法,特别地对于复杂的视频测试场景,本文方法能获取更好的自动分割效果.     

空间智能桁架的传感器作动器位置优化和分散化自适应模糊振动控制

提出了作动器和传感器配置优化和分散化自适应控制方法以解决桁架系统的振动控制问题.建立了主动杆的机电耦合方程,提出了不依赖于控制方法的优化准则,采用遗传算法得到了作动器和传感器在大型空间智能桁架系统中的最优位置.而且设计了一种分散化自适应模糊振动控制器来控制大型空间智能桁架系统.推导了大型空间智能桁架系统考虑剩余模态影响的动力学方程,利用滑模控制方法改进了自适应模糊控制方案,并以T字型桁架结构为例进行了验证性实验.实验结果表明,遗传算法对于作动器和传感器的配置优化是可靠的、有效的,自适应模糊控制器能有效地抑制大型空间智能桁架系统的振动,且没有控制溢出和观测溢出问题.     

非视距传播环境下单站定位—圆拟合虚拟观测站法

文中提出了在非视距传播环境下,采用具有机动性的单观测站来实现对被测目标的定位.由不同的观测点计算得到的伪目标轨迹点,具有圆周运动的特性利用该运动特性,并采用圆拟合算法估计散射体的位置和散射距离,从而将单站定位问题转化为多站定位的问题,最后采用成熟的多站式定位方法来获得被测目标位置的估计.仿真结果验证了该算法的有效性.     

高速车辆动载下双块式无砟轨道离缝积水动水压力时空变化特性

本文结合车辆-轨道耦合动力学方法与流固耦合方法,建立了双块式无砟轨道离缝积水动水压力计算模型,分析了离缝形态及积水状态对动水压力的影响规律、车辆荷载作用下离缝积水动水压力的时空分布特点以及考虑动水压力时空变化的参数影响规律.结果表明:高速车辆通过计算截面时,动水压力将达到最大正、负压值,离缝动水压力沿轨道横向的分布较为复杂,不同深度处离缝积水动水压力变化并不一致,采用单点动水压力变化难以表征整个离缝区域积水动水压力特性,可采用分区域加载的方法;将动水压力向离缝尖端点简化,得到的主矢和主矩可描述空间分布的动水压力整体的力学作用,同时主矢和主矩随时间的变化也反映了动水压力作用的时变特点;当离缝渐深、离缝高度渐小以及列车运行速度渐增时,动水压力主矢和主矩逐渐增大;离缝深度超过0.9 m时,动水压力对道床板向上的作用将超过钢轨支点压力对道床板向下的作用,将加速无砟轨道层间损伤.